北斗系统，为何能如此高精度？

来源：上海经信委   2021-08-18 10:06   

2020年，我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统全面建成，北斗卫星导航系统正式拥有全天时、全天候、全球覆盖的服务能力，为用户提供实时、全天候、高精度的导航定位服务。

 

目前，卫星导航定位技术已经伴随着互联网和智能手机的普及走进千家万户。然而，当前包括北斗在内的全球卫星导航系统（GNSS），受卫星轨道、卫星钟差、空间传播、地面环境等误差因素影响，卫星定位易出现偏差。诸如地形复杂的山谷等区域，仅依赖GNSS并不能到达理想的导航定位效果，因此，一系列导航增强系统应运而生，通过增强系统的辅助配合GNSS的使用，使GNSS的定位精度等导航性能进一步提升。


01


地基增强，北斗高精度成为可能

2012年12月，北斗系统正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务，在北斗二代系统建设初具规模的同时，北斗地基增强系统的建设构想呼之欲出。


北斗地基增强系统由基准站网络、数据处理系统、运营服务平台、数据播发系统和用户终端五部分组成。基准站可对卫星导航定位信号长期连续接收和分析处理，可消除卫星导航系统自身和卫星信号传输误差。若建成一定规模的基准站，便可构成服务系统，向用户提供实时厘米级、事后毫米级的定位服务。

 

基准站.png


随着北斗的建设，我国卫星导航定位基准站在技术体系、建设规模、服务能力等方面得到了极大的增强。现如今我国的基准站可为自然资源、智慧城市、交通运输等生活领域提供高精度的空间位置信息服务，推动我国的经济建设。

 

北斗地基增强系统为高精度应用奠定了技术的基础，其提供的高精度位置服务更是推动了北斗应用进入到大众消费、共享经济和民生服务等领域，广泛应用于农业、交通等领域：

  • 2018年2月，大疆发布基于地基增强系统实现厘米级喷洒农药的植保无人机。

  • 2019年11月，上汽发布基于地基增强系统实现level4级别自动驾驶的智能重卡。

  • 2020年12月，华为发布基于地基增强系统实现车道级导航定位的高精度智能手机。


02


星基增强，北斗高精度更进一步

2020年7月31日北斗三号建设完成，星基增强服务作为系统七大服务之一，目前还在按照国际民航组织标准建设。


图片


星基服务具备完整商用能力。可为亚太地区，即日本、韩国、东亚、东南亚等地区用户提供更快速、更精准、更可靠、实时无缝的厘米级高精度服务，同时该服务支持北斗三号全体制信号。

 

星基增强服务通过地球静止轨道卫星转发差分信息，摆脱数据传输对于互联网网络的依赖，在卫星信号覆盖范围内的沙漠、海洋、高空等无网络覆盖区域、网络覆盖断续的区域，提供动态厘米级定位服务，为用户解决定位盲区的问题。

 

相较于目前的地基增强技术，星基增强具有明显的差异化优势：

  • 星基增强通过卫星播发差分数据，不受网络覆盖的影响。

  • 星基增强系统定位服务的完好性和可用性较之地基增强要更好。

 

从目前来看，星基增强系统主要应用于民用航空等交通运输领域，为民航用户提供大范围的高精度、高完好性导航服务。


03


星地一体，北斗高精度引领潮流

地基增强，面向有网络覆盖地区的高精度用户；星基增强，解决无网络覆盖地区的用户痛点。两者互相补位、深度融合才能满足各行业全场景的用户需求，星地一体、云端一体也是未来北斗系统产业化应用的潮流趋势。

 

星地一体高精度定位服务具有覆盖范围更广、成本更低的特点，可以被更低功耗、更小体积的物联终端使用，更好地满足智能物联网时代对于无缝、连续、安全可靠的精准定位和复杂时间协同的需求。

 

基于北斗的地基增强系统和星基增强服务深度融合，可形成更高效的卫星导航高精度定位服务网络。目前，星地一体服务已应用于海上或陆地无人区的测量、施工、油气勘探，无人机、航空摄影测量、自动驾驶、农业拖拉机自动方向盘控制等领域。


拖拉机.jpg


另外，多家北斗企业在北斗地基增强和星基增强服务持续发力，积极拓展产业链下游应用服务，从基础设施、核心算法，到播发平台、终端设备、信号服务的全链路能力，通过持续开发支持“星地一体”的时空智能终端产品，充分发挥北斗系统的优势，积极推广到全国乃至全世界的各种应用领域，使北斗应用的规模化、产业化和国际化更上一层楼。


来源：上海经信委，原文标题《【北斗】信号服务，北斗高精度超车三步曲》，今日北斗对文章略有调整